Ge-C復合材料的制備及電化學性能研究.pdf

1、隨著人們對能源與環(huán)境的關(guān)注日益增加，鋰離子電池的發(fā)展和應(yīng)用也受到了研究者們的密切關(guān)注，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)石墨類碳材料因其較低的比容量已不能滿足現(xiàn)代社會的應(yīng)用需求，因此急需開發(fā)具有高比容量的電池材料。鍺基材料作為鋰離子電池負極材料由于其高的比容量被人們廣泛研究，但因鍺基材料在充放電過程中巨大的體積膨脹導致循環(huán)性能的極度下降而使其商業(yè)化應(yīng)用受到嚴重的限制。為了緩解電極材料的體積變化，本文主要制備Ge/C復合材料來緩解這一問題，并改變不同工藝參

2、數(shù)來進一步提高材料的電化學性能。
　　通過電泳和離子液體電沉積的方法分別制備乙炔黑/鍺復合材料和碳納米管/鍺復合材料，研究改變其電泳時間(1min、2min和5min)和電沉積時間(15min、30min和60min)對復合材料表面形貌和電化學性能的影響。實驗得出電泳2min和電沉積30min為制備復合材料的最佳條件，制備出的復合材料性能最好。
　　所制備的乙炔黑/鍺復合材料由于首次循環(huán)中SEI膜的生成使放電比容量達到150

3、0mAh/g，庫倫效率為65％。經(jīng)過100次循環(huán)后其放電比容量為600mAh/g，獲得61%的容量保持率和98%以上的庫倫效率。將復合材料與單獨的鍺電極和乙炔黑電極材料比較，其電化學性能得到明顯的提高。將制備的CNT/Ge復合材料電極進行電化學測試發(fā)現(xiàn)，首次放電比容量在0.2C倍率下為1459mAh/g，庫倫效率可以達到77%。經(jīng)過100次循環(huán)后的放電比容量約為800mAh/g，經(jīng)計算獲得高達71%的容量保持率和98%以上的庫倫效率。在

4、2C的倍率下依然可以獲得756mAh/g的可逆比容量。將CNT/Ge復合材料與乙炔黑/鍺復合材料相比較，由于其特殊的結(jié)構(gòu)使電化學性能得到更進一步的提高。
　　在PS模板上進行離子液體電沉積鍺，將其高溫煅燒制備鍺/碳復合材料，為了獲得更好的材料形貌和電化學性能，本文主要研究其煅燒溫度和煅燒時間對復合材料的影響。經(jīng)過實驗確定煅燒400℃，2h時表現(xiàn)出均勻平整的多孔納米鍺/碳復合材料結(jié)構(gòu)，將其進行電池測試，首次脫鋰比容量為988mAh/